[發明專利]一種閾值可調三穩態雙向碰撞傳感器

有效

• 申請號: 201110403569.9
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN103151219A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 趙劍;陳國璽;胡平;常穎;劉蓬勃;牛磊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01H35/14
• 分類號: H01H35/14
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種閾值可調的三穩態雙向碰撞傳感器，屬于精密碰撞傳感器件領域。

技術背景

碰撞傳感器能夠準確地感應碰撞強度，并根據預先設定的閾值來判斷碰撞危險程度，為完全保護控制系統提供可靠的決策信息，在武器系統、航空航天、車輛安全系統及民用消費電子領域具有廣泛的應用前景。

作為安全控制系統的關鍵傳感器件，在事故中碰撞傳感器需要快速而準確的評估碰撞方向和危險程度，并接通安全保護電路。目前碰撞傳感器主要用于單方向傳感，裝配完成后閾值難以調整。而對于不同方向不同閾值的碰撞傳感如正面碰撞和尾部碰撞、側碰等，傳統的辦法主要通過將兩個或多個碰撞傳感器反向安裝來實現。這不僅增加了傳感器系統所占的空間，而且其所感應的閾值無法調整，存在實用性差的問題。目前常見的電子式和機電式碰撞傳感器難以同時滿足以上多個使用要求。例如，電子式碰撞傳感器只能感應單方向的碰撞信號，并且需要復雜的測試電路和信號處理電路，不僅增加了傳感器測量系統的成本，還影響了事故中安全系統的響應速度和可靠性。由于受本身關鍵彈性元件結構形式的限制，專利公開號CN01268160和CN201440397U中所述的碰撞傳感器，主要依靠磁體所吸附的鋼球碰撞觸點來導通電路，但導磁球體只能沿一個方向運動，導磁球體在脫離吸附基體后處于無約束自由狀態極易造成接觸時間短或觸點接觸不穩定的現象。專利號CN201231730Y通過多個碰撞球相互疊加來增加碰撞感應方向個數，但難以調整各個方向的感應閾值，且觸點接觸后無法穩定保持。中國專利200510017416.5所述的密閉腔內設置可變性導電慣性體的多方向事故檢測方法，雖然能夠檢測任意方向的碰撞，但為了防止導電體氧化，需要在其腔體內多數注要入惰性氣體或真空，并且密封要求嚴格。另外，慣性體變形量易受環境影響因素較大，難以保證閾值感應精度和變形體與觸點的接觸可靠性。專利號CN101789329提出的專利通過4個蛇形梁支撐質量塊能夠感應多個方向加速度，但是在無外力作用情況下質量塊無法與電極保持穩定接觸，且裝配后閾值難以調整。專利EP1180778A1設計的三穩態開關采用電磁驅動永磁體的實現方式，由于碰撞過程中加速度沿直線方向，而專利中永磁體運動形式是圓周運動，很難精確感應水平方向加速度，另外電磁驅動增加耗能同時也降低安全性能。

因此，綜合分析目前碰撞傳感器使用過程中所存在的問題發現，感應方向個數、閾值可調節性和碰撞接觸可靠性已成為影響碰撞傳感器性能提升的關鍵限制因素，也是阻礙其廣泛應用的主要技術障礙之一。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種閾值可調三穩態雙向碰撞傳感器，以實現對兩個方向碰撞閾值的準確調整，并依靠三穩態保持技術實現觸點穩定接觸功能。

本發明采用的技術方案是：一種閾值可調三穩態雙向碰撞傳感器，它主要包括由一個殼體、一個質量塊和二個彈性梁，質量塊通過二個彈性梁懸掛在殼體內；它還包括一個第一觸點、第二觸點和一級可調塊。在所述質量塊的下方嵌入一個第三永磁體，第一觸點和第二觸點分別設置在質量塊兩側的殼體上，一級可調塊固定在質量塊下方的殼體上，在一級可調塊上設有一個嵌入第一永磁體的第一二級可調塊和一個嵌入第二永磁體的第二二級可調塊；當外界沒有碰撞或只有微小干擾信號時，在永磁體磁力和彈性梁彈性力的共同作用下，質量塊位于第一穩態位置；當外界存在不同方向危險碰撞時，質量塊在永磁體磁力和彈性梁彈性力的作用下，迅速跳轉到質量塊與第一觸點接觸的第二穩態位置，或者迅速跳轉到質量塊與第二觸點接觸的第三穩態位置。

在所述一級可調塊上設有一個嵌入第一永磁體的第一二級可調塊、一個第四永磁體和一個嵌入第二永磁體的第二二級可調塊。

所述一級可調塊采用一個一級調節桿調節在垂直方向固定的位置。

所述第一二級可調塊連同一個第一彈性元件設置在一級可調塊內，并采用一個第一水平調節桿和一個第一二級調節桿調節固定的位置；所述第二二級可調塊連同一個第二彈性元件設置在一級可調塊內，并采用一個第三水平調節桿和一個第二二級調節桿調節固定的位置。

所述殼體采用PMMA、橡膠或塑料絕緣材料。